sys/vm/vm_glue.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  18  *    without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  30  * SUCH DAMAGE.
  31  *
  32  *      from: @(#)vm_glue.c     8.6 (Berkeley) 1/5/94
  33  *
  34  *
  35  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  36  * All rights reserved.
  37  *
  38  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  39  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  40  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  41  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  42  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  43  *
  44  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  45  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  46  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  47  *
  48  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  49  *
  50  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  51  *  School of Computer Science
  52  *  Carnegie Mellon University
  53  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  54  *
  55  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  56  * rights to redistribute these changes.
  57  */
  58
  59 #include <sys/cdefs.h>
  60 __FBSDID("$FreeBSD$");
  61
  62 #include "opt_vm.h"
  63 #include "opt_kstack_pages.h"
  64 #include "opt_kstack_max_pages.h"
  65
  66 #include <sys/param.h>
  67 #include <sys/systm.h>
  68 #include <sys/limits.h>
  69 #include <sys/lock.h>
  70 #include <sys/mutex.h>
  71 #include <sys/proc.h>
  72 #include <sys/resourcevar.h>
  73 #include <sys/sched.h>
  74 #include <sys/sf_buf.h>
  75 #include <sys/shm.h>
  76 #include <sys/vmmeter.h>
  77 #include <sys/sx.h>
  78 #include <sys/sysctl.h>
  79
  80 #include <sys/eventhandler.h>
  81 #include <sys/kernel.h>
  82 #include <sys/ktr.h>
  83 #include <sys/unistd.h>
  84
  85 #include <vm/vm.h>
  86 #include <vm/vm_param.h>
  87 #include <vm/pmap.h>
  88 #include <vm/vm_map.h>
  89 #include <vm/vm_page.h>
  90 #include <vm/vm_pageout.h>
  91 #include <vm/vm_object.h>
  92 #include <vm/vm_kern.h>
  93 #include <vm/vm_extern.h>
  94 #include <vm/vm_pager.h>
  95 #include <vm/swap_pager.h>
  96
  97 extern int maxslp;
  98
  99 /*
 100  * System initialization
 101  *
 102  * Note: proc0 from proc.h
 103  */
 104 static void vm_init_limits(void *);
 105 SYSINIT(vm_limits, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_FIRST, vm_init_limits, &proc0);
 106
 107 /*
 108  * THIS MUST BE THE LAST INITIALIZATION ITEM!!!
 109  *
 110  * Note: run scheduling should be divorced from the vm system.
 111  */
 112 static void scheduler(void *);
 113 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_ANY, scheduler, NULL);
 114
 115 #ifndef NO_SWAPPING
 116 static int swapout(struct proc *);
 117 static void swapclear(struct proc *);
 118 #endif
 119
 120 /*
 121  * MPSAFE
 122  *
 123  * WARNING!  This code calls vm_map_check_protection() which only checks
 124  * the associated vm_map_entry range.  It does not determine whether the
 125  * contents of the memory is actually readable or writable.  In most cases
 126  * just checking the vm_map_entry is sufficient within the kernel's address
 127  * space.
 128  */
 129 int
 130 kernacc(addr, len, rw)
 131         void *addr;
 132         int len, rw;
 133 {
 134         boolean_t rv;
 135         vm_offset_t saddr, eaddr;
 136         vm_prot_t prot;
 137
 138         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
 139             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
 140
 141         if ((vm_offset_t)addr + len > kernel_map->max_offset ||
 142             (vm_offset_t)addr + len < (vm_offset_t)addr)
 143                 return (FALSE);
 144
 145         prot = rw;
 146         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 147         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
 148         vm_map_lock_read(kernel_map);
 149         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
 150         vm_map_unlock_read(kernel_map);
 151         return (rv == TRUE);
 152 }
 153
 154 /*
 155  * MPSAFE
 156  *
 157  * WARNING!  This code calls vm_map_check_protection() which only checks
 158  * the associated vm_map_entry range.  It does not determine whether the
 159  * contents of the memory is actually readable or writable.  vmapbuf(),
 160  * vm_fault_quick(), or copyin()/copout()/su*()/fu*() functions should be
 161  * used in conjuction with this call.
 162  */
 163 int
 164 useracc(addr, len, rw)
 165         void *addr;
 166         int len, rw;
 167 {
 168         boolean_t rv;
 169         vm_prot_t prot;
 170         vm_map_t map;
 171
 172         KASSERT((rw & ~VM_PROT_ALL) == 0,
 173             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
 174         prot = rw;
 175         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
 176         if ((vm_offset_t)addr + len > vm_map_max(map) ||
 177             (vm_offset_t)addr + len < (vm_offset_t)addr) {
 178                 return (FALSE);
 179         }
 180         vm_map_lock_read(map);
 181         rv = vm_map_check_protection(map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 182             round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
 183         vm_map_unlock_read(map);
 184         return (rv == TRUE);
 185 }
 186
 187 int
 188 vslock(void *addr, size_t len)
 189 {
 190         vm_offset_t end, last, start;
 191         vm_size_t npages;
 192         int error;
 193
 194         last = (vm_offset_t)addr + len;
 195         start = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 196         end = round_page(last);
 197         if (last < (vm_offset_t)addr || end < (vm_offset_t)addr)
 198                 return (EINVAL);
 199         npages = atop(end - start);
 200         if (npages > vm_page_max_wired)
 201                 return (ENOMEM);
 202         PROC_LOCK(curproc);
 203         if (ptoa(npages +
 204             pmap_wired_count(vm_map_pmap(&curproc->p_vmspace->vm_map))) >
 205             lim_cur(curproc, RLIMIT_MEMLOCK)) {
 206                 PROC_UNLOCK(curproc);
 207                 return (ENOMEM);
 208         }
 209         PROC_UNLOCK(curproc);
 210 #if 0
 211         /*
 212          * XXX - not yet
 213          *
 214          * The limit for transient usage of wired pages should be
 215          * larger than for "permanent" wired pages (mlock()).
 216          *
 217          * Also, the sysctl code, which is the only present user
 218          * of vslock(), does a hard loop on EAGAIN.
 219          */
 220         if (npages + cnt.v_wire_count > vm_page_max_wired)
 221                 return (EAGAIN);
 222 #endif
 223         error = vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, start, end,
 224             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 225         /*
 226          * Return EFAULT on error to match copy{in,out}() behaviour
 227          * rather than returning ENOMEM like mlock() would.
 228          */
 229         return (error == KERN_SUCCESS ? 0 : EFAULT);
 230 }
 231
 232 void
 233 vsunlock(void *addr, size_t len)
 234 {
 235
 236         /* Rely on the parameter sanity checks performed by vslock(). */
 237         (void)vm_map_unwire(&curproc->p_vmspace->vm_map,
 238             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len),
 239             VM_MAP_WIRE_SYSTEM | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 240 }
 241
 242 /*
 243  * Pin the page contained within the given object at the given offset.  If the
 244  * page is not resident, allocate and load it using the given object's pager.
 245  * Return the pinned page if successful; otherwise, return NULL.
 246  */
 247 static vm_page_t
 248 vm_imgact_hold_page(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset)
 249 {
 250         vm_page_t m, ma[1];
 251         vm_pindex_t pindex;
 252         int rv;
 253
 254         VM_OBJECT_LOCK(object);
 255         pindex = OFF_TO_IDX(offset);
 256         m = vm_page_grab(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
 257         if (m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 258                 ma[0] = m;
 259                 rv = vm_pager_get_pages(object, ma, 1, 0);
 260                 m = vm_page_lookup(object, pindex);
 261                 if (m == NULL)
 262                         goto out;
 263                 if (rv != VM_PAGER_OK) {
 264                         vm_page_lock_queues();
 265                         vm_page_free(m);
 266                         vm_page_unlock_queues();
 267                         m = NULL;
 268                         goto out;
 269                 }
 270         }
 271         vm_page_lock_queues();
 272         vm_page_hold(m);
 273         vm_page_unlock_queues();
 274         vm_page_wakeup(m);
 275 out:
 276         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
 277         return (m);
 278 }
 279
 280 /*
 281  * Return a CPU private mapping to the page at the given offset within the
 282  * given object.  The page is pinned before it is mapped.
 283  */
 284 struct sf_buf *
 285 vm_imgact_map_page(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset)
 286 {
 287         vm_page_t m;
 288
 289         m = vm_imgact_hold_page(object, offset);
 290         if (m == NULL)
 291                 return (NULL);
 292         sched_pin();
 293         return (sf_buf_alloc(m, SFB_CPUPRIVATE));
 294 }
 295
 296 /*
 297  * Destroy the given CPU private mapping and unpin the page that it mapped.
 298  */
 299 void
 300 vm_imgact_unmap_page(struct sf_buf *sf)
 301 {
 302         vm_page_t m;
 303
 304         m = sf_buf_page(sf);
 305         sf_buf_free(sf);
 306         sched_unpin();
 307         vm_page_lock_queues();
 308         vm_page_unhold(m);
 309         vm_page_unlock_queues();
 310 }
 311
 312 void
 313 vm_sync_icache(vm_map_t map, vm_offset_t va, vm_offset_t sz)
 314 {
 315
 316         pmap_sync_icache(map->pmap, va, sz);
 317 }
 318
 319 struct kstack_cache_entry {
 320         vm_object_t ksobj;
 321         struct kstack_cache_entry *next_ks_entry;
 322 };
 323
 324 static struct kstack_cache_entry *kstack_cache;
 325 static int kstack_cache_size = 128;
 326 static int kstacks;
 327 static struct mtx kstack_cache_mtx;
 328 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, kstack_cache_size, CTLFLAG_RW, &kstack_cache_size, 0,
 329     "");
 330 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, kstacks, CTLFLAG_RD, &kstacks, 0,
 331     "");
 332
 333 #ifndef KSTACK_MAX_PAGES
 334 #define KSTACK_MAX_PAGES 32
 335 #endif
 336
 337 /*
 338  * Create the kernel stack (including pcb for i386) for a new thread.
 339  * This routine directly affects the fork perf for a process and
 340  * create performance for a thread.
 341  */
 342 int
 343 vm_thread_new(struct thread *td, int pages)
 344 {
 345         vm_object_t ksobj;
 346         vm_offset_t ks;
 347         vm_page_t m, ma[KSTACK_MAX_PAGES];
 348         struct kstack_cache_entry *ks_ce;
 349         int i;
 350
 351         /* Bounds check */
 352         if (pages <= 1)
 353                 pages = KSTACK_PAGES;
 354         else if (pages > KSTACK_MAX_PAGES)
 355                 pages = KSTACK_MAX_PAGES;
 356
 357         if (pages == KSTACK_PAGES) {
 358                 mtx_lock(&kstack_cache_mtx);
 359                 if (kstack_cache != NULL) {
 360                         ks_ce = kstack_cache;
 361                         kstack_cache = ks_ce->next_ks_entry;
 362                         mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 363
 364                         td->td_kstack_obj = ks_ce->ksobj;
 365                         td->td_kstack = (vm_offset_t)ks_ce;
 366                         td->td_kstack_pages = KSTACK_PAGES;
 367                         return (1);
 368                 }
 369                 mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 370         }
 371
 372         /*
 373          * Allocate an object for the kstack.
 374          */
 375         ksobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, pages);
 376
 377         /*
 378          * Get a kernel virtual address for this thread's kstack.
 379          */
 380         ks = kmem_alloc_nofault(kernel_map,
 381            (pages + KSTACK_GUARD_PAGES) * PAGE_SIZE);
 382         if (ks == 0) {
 383                 printf("vm_thread_new: kstack allocation failed\n");
 384                 vm_object_deallocate(ksobj);
 385                 return (0);
 386         }
 387
 388         atomic_add_int(&kstacks, 1);
 389         if (KSTACK_GUARD_PAGES != 0) {
 390                 pmap_qremove(ks, KSTACK_GUARD_PAGES);
 391                 ks += KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE;
 392         }
 393         td->td_kstack_obj = ksobj;
 394         td->td_kstack = ks;
 395         /*
 396          * Knowing the number of pages allocated is useful when you
 397          * want to deallocate them.
 398          */
 399         td->td_kstack_pages = pages;
 400         /*
 401          * For the length of the stack, link in a real page of ram for each
 402          * page of stack.
 403          */
 404         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 405         for (i = 0; i < pages; i++) {
 406                 /*
 407                  * Get a kernel stack page.
 408                  */
 409                 m = vm_page_grab(ksobj, i, VM_ALLOC_NOBUSY |
 410                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY | VM_ALLOC_WIRED);
 411                 ma[i] = m;
 412                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 413         }
 414         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 415         pmap_qenter(ks, ma, pages);
 416         return (1);
 417 }
 418
 419 static void
 420 vm_thread_stack_dispose(vm_object_t ksobj, vm_offset_t ks, int pages)
 421 {
 422         vm_page_t m;
 423         int i;
 424
 425         atomic_add_int(&kstacks, -1);
 426         pmap_qremove(ks, pages);
 427         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 428         for (i = 0; i < pages; i++) {
 429                 m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 430                 if (m == NULL)
 431                         panic("vm_thread_dispose: kstack already missing?");
 432                 vm_page_lock_queues();
 433                 vm_page_unwire(m, 0);
 434                 vm_page_free(m);
 435                 vm_page_unlock_queues();
 436         }
 437         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 438         vm_object_deallocate(ksobj);
 439         kmem_free(kernel_map, ks - (KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE),
 440             (pages + KSTACK_GUARD_PAGES) * PAGE_SIZE);
 441 }
 442
 443 /*
 444  * Dispose of a thread's kernel stack.
 445  */
 446 void
 447 vm_thread_dispose(struct thread *td)
 448 {
 449         vm_object_t ksobj;
 450         vm_offset_t ks;
 451         struct kstack_cache_entry *ks_ce;
 452         int pages;
 453
 454         pages = td->td_kstack_pages;
 455         ksobj = td->td_kstack_obj;
 456         ks = td->td_kstack;
 457         td->td_kstack = 0;
 458         td->td_kstack_pages = 0;
 459         if (pages == KSTACK_PAGES && kstacks <= kstack_cache_size) {
 460                 ks_ce = (struct kstack_cache_entry *)ks;
 461                 ks_ce->ksobj = ksobj;
 462                 mtx_lock(&kstack_cache_mtx);
 463                 ks_ce->next_ks_entry = kstack_cache;
 464                 kstack_cache = ks_ce;
 465                 mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 466                 return;
 467         }
 468         vm_thread_stack_dispose(ksobj, ks, pages);
 469 }
 470
 471 static void
 472 vm_thread_stack_lowmem(void *nulll)
 473 {
 474         struct kstack_cache_entry *ks_ce, *ks_ce1;
 475
 476         mtx_lock(&kstack_cache_mtx);
 477         ks_ce = kstack_cache;
 478         kstack_cache = NULL;
 479         mtx_unlock(&kstack_cache_mtx);
 480
 481         while (ks_ce != NULL) {
 482                 ks_ce1 = ks_ce;
 483                 ks_ce = ks_ce->next_ks_entry;
 484
 485                 vm_thread_stack_dispose(ks_ce1->ksobj, (vm_offset_t)ks_ce1,
 486                     KSTACK_PAGES);
 487         }
 488 }
 489
 490 static void
 491 kstack_cache_init(void *nulll)
 492 {
 493
 494         EVENTHANDLER_REGISTER(vm_lowmem, vm_thread_stack_lowmem, NULL,
 495             EVENTHANDLER_PRI_ANY);
 496 }
 497
 498 MTX_SYSINIT(kstack_cache, &kstack_cache_mtx, "kstkch", MTX_DEF);
 499 SYSINIT(vm_kstacks, SI_SUB_KTHREAD_INIT, SI_ORDER_ANY, kstack_cache_init, NULL);
 500
 501 /*
 502  * Allow a thread's kernel stack to be paged out.
 503  */
 504 void
 505 vm_thread_swapout(struct thread *td)
 506 {
 507         vm_object_t ksobj;
 508         vm_page_t m;
 509         int i, pages;
 510
 511         cpu_thread_swapout(td);
 512         pages = td->td_kstack_pages;
 513         ksobj = td->td_kstack_obj;
 514         pmap_qremove(td->td_kstack, pages);
 515         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 516         for (i = 0; i < pages; i++) {
 517                 m = vm_page_lookup(ksobj, i);
 518                 if (m == NULL)
 519                         panic("vm_thread_swapout: kstack already missing?");
 520                 vm_page_lock_queues();
 521                 vm_page_dirty(m);
 522                 vm_page_unwire(m, 0);
 523                 vm_page_unlock_queues();
 524         }
 525         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 526 }
 527
 528 /*
 529  * Bring the kernel stack for a specified thread back in.
 530  */
 531 void
 532 vm_thread_swapin(struct thread *td)
 533 {
 534         vm_object_t ksobj;
 535         vm_page_t ma[KSTACK_MAX_PAGES];
 536         int i, j, k, pages, rv;
 537
 538         pages = td->td_kstack_pages;
 539         ksobj = td->td_kstack_obj;
 540         VM_OBJECT_LOCK(ksobj);
 541         for (i = 0; i < pages; i++)
 542                 ma[i] = vm_page_grab(ksobj, i, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY |
 543                     VM_ALLOC_WIRED);
 544         for (i = 0; i < pages; i++) {
 545                 if (ma[i]->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 546                         KASSERT(ma[i]->oflags & VPO_BUSY,
 547                             ("lost busy 1"));
 548                         vm_object_pip_add(ksobj, 1);
 549                         for (j = i + 1; j < pages; j++) {
 550                                 KASSERT(ma[j]->valid == VM_PAGE_BITS_ALL ||
 551                                     (ma[j]->oflags & VPO_BUSY),
 552                                     ("lost busy 2"));
 553                                 if (ma[j]->valid == VM_PAGE_BITS_ALL)
 554                                         break;
 555                         }
 556                         rv = vm_pager_get_pages(ksobj, ma + i, j - i, 0);
 557                         if (rv != VM_PAGER_OK)
 558         panic("vm_thread_swapin: cannot get kstack for proc: %d",
 559                                     td->td_proc->p_pid);
 560                         vm_object_pip_wakeup(ksobj);
 561                         for (k = i; k < j; k++)
 562                                 ma[k] = vm_page_lookup(ksobj, k);
 563                         vm_page_wakeup(ma[i]);
 564                 } else if (ma[i]->oflags & VPO_BUSY)
 565                         vm_page_wakeup(ma[i]);
 566         }
 567         VM_OBJECT_UNLOCK(ksobj);
 568         pmap_qenter(td->td_kstack, ma, pages);
 569         cpu_thread_swapin(td);
 570 }
 571
 572 /*
 573  * Implement fork's actions on an address space.
 574  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
 575  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
 576  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
 577  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
 578  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
 579  */
 580 int
 581 vm_forkproc(td, p2, td2, vm2, flags)
 582         struct thread *td;
 583         struct proc *p2;
 584         struct thread *td2;
 585         struct vmspace *vm2;
 586         int flags;
 587 {
 588         struct proc *p1 = td->td_proc;
 589         int error;
 590
 591         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 592                 /*
 593                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
 594                  * this changes shared memory amongst threads, into
 595                  * COW locally.
 596                  */
 597                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
 598                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
 599                                 error = vmspace_unshare(p1);
 600                                 if (error)
 601                                         return (error);
 602                         }
 603                 }
 604                 cpu_fork(td, p2, td2, flags);
 605                 return (0);
 606         }
 607
 608         if (flags & RFMEM) {
 609                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
 610                 atomic_add_int(&p1->p_vmspace->vm_refcnt, 1);
 611         }
 612
 613         while (vm_page_count_severe()) {
 614                 VM_WAIT;
 615         }
 616
 617         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 618                 p2->p_vmspace = vm2;
 619                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
 620                         shmfork(p1, p2);
 621         }
 622
 623         /*
 624          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 625          * and make the child ready to run.
 626          */
 627         cpu_fork(td, p2, td2, flags);
 628         return (0);
 629 }
 630
 631 /*
 632  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 633  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 634  * the process was still executing.
 635  */
 636 void
 637 vm_waitproc(p)
 638         struct proc *p;
 639 {
 640
 641         vmspace_exitfree(p);            /* and clean-out the vmspace */
 642 }
 643
 644 /*
 645  * Set default limits for VM system.
 646  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 647  *
 648  * XXX should probably act directly on proc0.
 649  */
 650 static void
 651 vm_init_limits(udata)
 652         void *udata;
 653 {
 654         struct proc *p = udata;
 655         struct plimit *limp;
 656         int rss_limit;
 657
 658         /*
 659          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 660          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 661          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 662          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 663          * and reduces thrashing of the object cache.
 664          */
 665         limp = p->p_limit;
 666         limp->pl_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 667         limp->pl_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 668         limp->pl_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 669         limp->pl_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 670         /* limit the limit to no less than 2MB */
 671         rss_limit = max(cnt.v_free_count, 512);
 672         limp->pl_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 673         limp->pl_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 674 }
 675
 676 void
 677 faultin(p)
 678         struct proc *p;
 679 {
 680 #ifdef NO_SWAPPING
 681
 682         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 683         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0)
 684                 panic("faultin: proc swapped out with NO_SWAPPING!");
 685 #else /* !NO_SWAPPING */
 686         struct thread *td;
 687
 688         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 689         /*
 690          * If another process is swapping in this process,
 691          * just wait until it finishes.
 692          */
 693         if (p->p_flag & P_SWAPPINGIN) {
 694                 while (p->p_flag & P_SWAPPINGIN)
 695                         msleep(&p->p_flag, &p->p_mtx, PVM, "faultin", 0);
 696                 return;
 697         }
 698         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 699                 /*
 700                  * Don't let another thread swap process p out while we are
 701                  * busy swapping it in.
 702                  */
 703                 ++p->p_lock;
 704                 p->p_flag |= P_SWAPPINGIN;
 705                 PROC_UNLOCK(p);
 706
 707                 /*
 708                  * We hold no lock here because the list of threads
 709                  * can not change while all threads in the process are
 710                  * swapped out.
 711                  */
 712                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
 713                         vm_thread_swapin(td);
 714                 PROC_LOCK(p);
 715                 swapclear(p);
 716                 p->p_swtick = ticks;
 717
 718                 wakeup(&p->p_flag);
 719
 720                 /* Allow other threads to swap p out now. */
 721                 --p->p_lock;
 722         }
 723 #endif /* NO_SWAPPING */
 724 }
 725
 726 /*
 727  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 728  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 729  * time, it will be swapped in anyway.
 730  *
 731  * Giant is held on entry.
 732  */
 733 /* ARGSUSED*/
 734 static void
 735 scheduler(dummy)
 736         void *dummy;
 737 {
 738         struct proc *p;
 739         struct thread *td;
 740         struct proc *pp;
 741         int slptime;
 742         int swtime;
 743         int ppri;
 744         int pri;
 745
 746         mtx_assert(&Giant, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
 747         mtx_unlock(&Giant);
 748
 749 loop:
 750         if (vm_page_count_min()) {
 751                 VM_WAIT;
 752                 goto loop;
 753         }
 754
 755         pp = NULL;
 756         ppri = INT_MIN;
 757         sx_slock(&allproc_lock);
 758         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 759                 PROC_LOCK(p);
 760                 if (p->p_flag & (P_SWAPPINGOUT | P_SWAPPINGIN | P_INMEM)) {
 761                         PROC_UNLOCK(p);
 762                         continue;
 763                 }
 764                 swtime = (ticks - p->p_swtick) / hz;
 765                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 766                         /*
 767                          * An otherwise runnable thread of a process
 768                          * swapped out has only the TDI_SWAPPED bit set.
 769                          *
 770                          */
 771                         thread_lock(td);
 772                         if (td->td_inhibitors == TDI_SWAPPED) {
 773                                 slptime = (ticks - td->td_slptick) / hz;
 774                                 pri = swtime + slptime;
 775                                 if ((td->td_flags & TDF_SWAPINREQ) == 0)
 776                                         pri -= p->p_nice * 8;
 777                                 /*
 778                                  * if this thread is higher priority
 779                                  * and there is enough space, then select
 780                                  * this process instead of the previous
 781                                  * selection.
 782                                  */
 783                                 if (pri > ppri) {
 784                                         pp = p;
 785                                         ppri = pri;
 786                                 }
 787                         }
 788                         thread_unlock(td);
 789                 }
 790                 PROC_UNLOCK(p);
 791         }
 792         sx_sunlock(&allproc_lock);
 793
 794         /*
 795          * Nothing to do, back to sleep.
 796          */
 797         if ((p = pp) == NULL) {
 798                 tsleep(&proc0, PVM, "sched", maxslp * hz / 2);
 799                 goto loop;
 800         }
 801         PROC_LOCK(p);
 802
 803         /*
 804          * Another process may be bringing or may have already
 805          * brought this process in while we traverse all threads.
 806          * Or, this process may even be being swapped out again.
 807          */
 808         if (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPINGOUT | P_SWAPPINGIN)) {
 809                 PROC_UNLOCK(p);
 810                 goto loop;
 811         }
 812
 813         /*
 814          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 815          * [What checks the space? ]
 816          */
 817         faultin(p);
 818         PROC_UNLOCK(p);
 819         goto loop;
 820 }
 821
 822 void
 823 kick_proc0(void)
 824 {
 825
 826         wakeup(&proc0);
 827 }
 828
 829 #ifndef NO_SWAPPING
 830
 831 /*
 832  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 833  */
 834 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 835 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1, CTLFLAG_RW,
 836     &swap_idle_threshold1, 0, "Guaranteed swapped in time for a process");
 837
 838 /*
 839  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 840  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 841  */
 842 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 843 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2, CTLFLAG_RW,
 844     &swap_idle_threshold2, 0, "Time before a process will be swapped out");
 845
 846 /*
 847  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 848  * procs and swap out their stacks.  We try to always "swap" at least one
 849  * process in case we need the room for a swapin.
 850  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 851  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 852  * if any, otherwise the longest-resident process.
 853  */
 854 void
 855 swapout_procs(action)
 856 int action;
 857 {
 858         struct proc *p;
 859         struct thread *td;
 860         int didswap = 0;
 861
 862 retry:
 863         sx_slock(&allproc_lock);
 864         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
 865                 struct vmspace *vm;
 866                 int minslptime = 100000;
 867                 int slptime;
 868
 869                 /*
 870                  * Watch out for a process in
 871                  * creation.  It may have no
 872                  * address space or lock yet.
 873                  */
 874                 if (p->p_state == PRS_NEW)
 875                         continue;
 876                 /*
 877                  * An aio daemon switches its
 878                  * address space while running.
 879                  * Perform a quick check whether
 880                  * a process has P_SYSTEM.
 881                  */
 882                 if ((p->p_flag & P_SYSTEM) != 0)
 883                         continue;
 884                 /*
 885                  * Do not swapout a process that
 886                  * is waiting for VM data
 887                  * structures as there is a possible
 888                  * deadlock.  Test this first as
 889                  * this may block.
 890                  *
 891                  * Lock the map until swapout
 892                  * finishes, or a thread of this
 893                  * process may attempt to alter
 894                  * the map.
 895                  */
 896                 vm = vmspace_acquire_ref(p);
 897                 if (vm == NULL)
 898                         continue;
 899                 if (!vm_map_trylock(&vm->vm_map))
 900                         goto nextproc1;
 901
 902                 PROC_LOCK(p);
 903                 if (p->p_lock != 0 ||
 904                     (p->p_flag & (P_STOPPED_SINGLE|P_TRACED|P_SYSTEM|P_WEXIT)
 905                     ) != 0) {
 906                         goto nextproc;
 907                 }
 908                 /*
 909                  * only aiod changes vmspace, however it will be
 910                  * skipped because of the if statement above checking
 911                  * for P_SYSTEM
 912                  */
 913                 if ((p->p_flag & (P_INMEM|P_SWAPPINGOUT|P_SWAPPINGIN)) != P_INMEM)
 914                         goto nextproc;
 915
 916                 switch (p->p_state) {
 917                 default:
 918                         /* Don't swap out processes in any sort
 919                          * of 'special' state. */
 920                         break;
 921
 922                 case PRS_NORMAL:
 923                         /*
 924                          * do not swapout a realtime process
 925                          * Check all the thread groups..
 926                          */
 927                         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
 928                                 thread_lock(td);
 929                                 if (PRI_IS_REALTIME(td->td_pri_class)) {
 930                                         thread_unlock(td);
 931                                         goto nextproc;
 932                                 }
 933                                 slptime = (ticks - td->td_slptick) / hz;
 934                                 /*
 935                                  * Guarantee swap_idle_threshold1
 936                                  * time in memory.
 937                                  */
 938                                 if (slptime < swap_idle_threshold1) {
 939                                         thread_unlock(td);
 940                                         goto nextproc;
 941                                 }
 942
 943                                 /*
 944                                  * Do not swapout a process if it is
 945                                  * waiting on a critical event of some
 946                                  * kind or there is a thread whose
 947                                  * pageable memory may be accessed.
 948                                  *
 949                                  * This could be refined to support
 950                                  * swapping out a thread.
 951                                  */
 952                                 if (!thread_safetoswapout(td)) {
 953                                         thread_unlock(td);
 954                                         goto nextproc;
 955                                 }
 956                                 /*
 957                                  * If the system is under memory stress,
 958                                  * or if we are swapping
 959                                  * idle processes >= swap_idle_threshold2,
 960                                  * then swap the process out.
 961                                  */
 962                                 if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 963                                     (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 964                                     (slptime < swap_idle_threshold2))) {
 965                                         thread_unlock(td);
 966                                         goto nextproc;
 967                                 }
 968
 969                                 if (minslptime > slptime)
 970                                         minslptime = slptime;
 971                                 thread_unlock(td);
 972                         }
 973
 974                         /*
 975                          * If the pageout daemon didn't free enough pages,
 976                          * or if this process is idle and the system is
 977                          * configured to swap proactively, swap it out.
 978                          */
 979                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 980                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 981                                  (minslptime > swap_idle_threshold2))) {
 982                                 if (swapout(p) == 0)
 983                                         didswap++;
 984                                 PROC_UNLOCK(p);
 985                                 vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 986                                 vmspace_free(vm);
 987                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
 988                                 goto retry;
 989                         }
 990                 }
 991 nextproc:
 992                 PROC_UNLOCK(p);
 993                 vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 994 nextproc1:
 995                 vmspace_free(vm);
 996                 continue;
 997         }
 998         sx_sunlock(&allproc_lock);
 999         /*
1000          * If we swapped something out, and another process needed memory,
1001          * then wakeup the sched process.
1002          */
1003         if (didswap)
1004                 wakeup(&proc0);
1005 }
1006
1007 static void
1008 swapclear(p)
1009         struct proc *p;
1010 {
1011         struct thread *td;
1012
1013         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1014
1015         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1016                 thread_lock(td);
1017                 td->td_flags |= TDF_INMEM;
1018                 td->td_flags &= ~TDF_SWAPINREQ;
1019                 TD_CLR_SWAPPED(td);
1020                 if (TD_CAN_RUN(td))
1021                         if (setrunnable(td)) {
1022 #ifdef INVARIANTS
1023                                 /*
1024                                  * XXX: We just cleared TDI_SWAPPED
1025                                  * above and set TDF_INMEM, so this
1026                                  * should never happen.
1027                                  */
1028                                 panic("not waking up swapper");
1029 #endif
1030                         }
1031                 thread_unlock(td);
1032         }
1033         p->p_flag &= ~(P_SWAPPINGIN|P_SWAPPINGOUT);
1034         p->p_flag |= P_INMEM;
1035 }
1036
1037 static int
1038 swapout(p)
1039         struct proc *p;
1040 {
1041         struct thread *td;
1042
1043         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1044 #if defined(SWAP_DEBUG)
1045         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
1046 #endif
1047
1048         /*
1049          * The states of this process and its threads may have changed
1050          * by now.  Assuming that there is only one pageout daemon thread,
1051          * this process should still be in memory.
1052          */
1053         KASSERT((p->p_flag & (P_INMEM|P_SWAPPINGOUT|P_SWAPPINGIN)) == P_INMEM,
1054                 ("swapout: lost a swapout race?"));
1055
1056         /*
1057          * remember the process resident count
1058          */
1059         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
1060         /*
1061          * Check and mark all threads before we proceed.
1062          */
1063         p->p_flag &= ~P_INMEM;
1064         p->p_flag |= P_SWAPPINGOUT;
1065         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1066                 thread_lock(td);
1067                 if (!thread_safetoswapout(td)) {
1068                         thread_unlock(td);
1069                         swapclear(p);
1070                         return (EBUSY);
1071                 }
1072                 td->td_flags &= ~TDF_INMEM;
1073                 TD_SET_SWAPPED(td);
1074                 thread_unlock(td);
1075         }
1076         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
1077         ++td->td_ru.ru_nswap;
1078         PROC_UNLOCK(p);
1079
1080         /*
1081          * This list is stable because all threads are now prevented from
1082          * running.  The list is only modified in the context of a running
1083          * thread in this process.
1084          */
1085         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td)
1086                 vm_thread_swapout(td);
1087
1088         PROC_LOCK(p);
1089         p->p_flag &= ~P_SWAPPINGOUT;
1090         p->p_swtick = ticks;
1091         return (0);
1092 }
1093 #endif /* !NO_SWAPPING */